气浮台质心漂移干扰力矩及最优参数研究.pdf

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1、第52卷第19期机械工程学报Vol.52No.192016年10月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGOct.2016DOI：10.3901/JME.2016.19.102气浮台质心漂移干扰力矩及最优参数研究杜冬王超赵川(上海卫星工程研究所上海201109)摘要：三轴气浮台质心漂移引起的干扰力矩是衡量气浮台工作能力的重要指标。针对航天八院研制中的5000kg三轴气浮转台干扰力矩评估与最优设计问题，建立理论分析模型，论述气浮台的质心漂移取决于三个基本变形参数。然后采用数值仿真和理论分析的方法，深入讨论气浮球心最优偏移与气浮台重力干扰力矩之间的关系，基于分析结论建议初始姿态

2、调平后气浮球心相对于气浮台质心适当偏移可以有效抑制干扰力矩。结论还认为微摆0.3°产生的干扰力矩接近零对气浮台结构设计来说并不是困难，追求摆动0～15°范围内重力干扰力矩最小才是气浮台设计所面临的最大挑战。另外，还总结了最优参数的变化趋势，为气浮台的设计、调平提供了有益的建议。关键词：三轴气浮台；结构变形；质心漂移；最优设计中图分类号：TB124；V412ResearchontheOptimumParametersandUnbanlancedTorqueBasedontheOffsetofMass-centeroftheAirBearingTestbedDUDongWANGChaoZHAOCh

3、uan(ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering,Shanghai201109)Abstract：Triaxialairbearingtestbed,acoresophisticatedequipmentforphysicalsimulationofspacecraft,areusedwidely.Theunbanlancedtorquecausedbyelasticdeformationandselfweightofthetestbedisankeyindexofworkability.Toevaluatetheunbanlancedtorqueando

4、ptimizethedesignoftheproceeding“5000kgtriaxialairbearingtestbed”,atheoreticalmodelispresented,bywhich3basicdeformationparametersaredefinedtodescribetheoffsetofthemasscenter.Withthehelpofnumericalsimulationandtheoreticalanalysis,2optimizationquestionsareraisedandtheoptimumupwardshiftsofthemasscentera

5、respeciallyadvisedtoreducetheunbanlancedtorque.It’snotdifficultfortestbeddesigntomaketheunbanlancedtorqueduringthesmallswing,e.g.0.3°,approachzero,whilethemostchallengingtaskistominimizetheunbanlancedtorqueduringthe15°biasfromtheinitialattitude.Moreover,thetendencyofoptimumparametersareconcluded,whi

6、chcanbeadoptedasanusefuladviceforthedesignandlevellingoftheairbearingtestbed.Keywords：triaxialairbearingtestbed；structuraldeformation；theoffsetofthemasscenter；theoptimumdesign平具有十分重要的意义，决定其成败的关键技术之10前言一就在于气浮台干扰力矩指标的实现。回顾气浮台在国内的研究历史，也可以看到，自从20世纪60气浮台广泛应用于精密仪器及航天器的全物年代末国内某研究所研制我国第一代三轴卫星仿真[1]理仿真试验中，是仿真

7、系统的核心设备。美国、欧气浮台至今，伴随多座量级不等的三轴气浮转台洲、俄罗斯以及我国在过去的几十年都建立了若干的建立，国内研究者开展了大量卓有成效的工作，规格的气浮台。为了给当前在研的某重点卫星型号其中尤以针对重力干扰力矩的论证难度最为引人瞩[1-5]图像导航与配准、姿态控制地面考核建立配套条件，目。干扰力矩的最小化是气浮台结构设计和调平上海航天八院启动了5000kg量级三轴气浮转台控制的重要课题